экологическая оценка воздействия гидротехнического

УДК 502.34
Ф .М .ДЖ А Н Д УБА ЕВА , канд. техн. наук, доцент, [email protected]
Северо-Кавказская государственная гуманитарно-технологическая академия, Черкесск
F.M .DZHANDUBAEVA, PhD in eng. s c , associate professor, [email protected]
North-Caucasian State Technological and Humanities Academy, Cerkessk
ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ВОЗДЕЙСТВИЯ
ГИДРОТЕХНИЧЕСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА НА ВОДНЫЕ
ОБЪЕКТЫ ПРИ РАЗМЕЩЕНИИ ГЭС НА ГОРНЫХ РЕКАХ
Неотъемлемой частью экологического обоснования при размещении объектов гидро­
энергетики является экологическая оценка воздействия гидротехнического строительства
на все водные объекты в зоне влияния ГЭС. Это обстоятельство приобретает особую акту­
альность для условий межбассейнового перераспределения стока рек. Для достижения этой
цели выполнены исследования, основными задачами которых являются: оценка современ­
ного состояния качества воды рек региона; прогноз техногенных изменений в качестве при­
родных вод в связи с перспективным развитием региона и вводом в эксплуатацию комплек­
са гидроэлектростанций; разработка рекомендаций по водоохранным мероприятиям, в том
числе обоснование санитарно-экологических попусков.
Ключевые слова: экологическая оценка, гидротехническое строительство, водные ре­
сурсы, ГЭС, гидроэкологическая оценка, гидрохимический и гидрологический режим.
ENVIRONMENTAL IMPACT ASSESSMENT OF WATER
ENGINEERING ON WATER BODIES WHEN YOU POSITION
THE HYDRO-ELECTRIC POWER STATIONS ON MOUNTAIN RIVERS
An integral part of environmental studies at placing hydropower is environmental impact as­
sessment of hydraulic engineering on all bodies of water zone of influence of HPS. This fact is es­
pecially relevant for the conditions of interbasin redistribution runoff. To achieve this, research
carried out, the main tasks are: assessment of owls belt status of water quality of rivers in the re­
gion, forecast technological changes in the quality of natural water due to the promising develop­
ment of the region and the commissioning of hydroelectric complex, the development of recom­
mendations for water conservation measures, including including a rationale for sanitary and envi­
ronmental flows.
Key words: environmental assessment, hydraulic engineering, water resources, hydro, hydro
assessment, hydrochemical, and hydrological regime.
Гидротехническое строительство, пред­
принимаемое для реш ения задач водообеспечения и энергетики, оказывает серьезное
влияние на экосистемы водны х объектов, их
гидробиологический режим. П ри этом воз­
действию подвергаю тся не только водные
объекты, непосредственно затрагиваемые
строительством, но и связанные с ними во­
доемы и водотоки, особенно располож енны е
ниже по течению. С учетом этого проведе­
ние исследований по изучению экологиче­
ской обстановки в зоне влияния объектов
гидроэнергетики чрезвычайно важно и яв­
ляется неотъемлемой частью экологическо­
го обоснования намечаемой деятельности.
Рассматриваемый комплекс гидроэлек­
тростанций обусловлен необходимостью
развития водохозяйственной системы гор­
ны х рек и размещ ением первоочередных
ГЭС и Г АЭС на Северном Кавказе.
---------------------------------------Санкт-Петербург. 2013
25
Особенностью формирования качества
воды в водохозяйственной системе является
взаимосвязь входящ их в нее водных объек­
тов, т.е. вы ш ележащ ие водные объекты, яв­
ляясь входом для нижележащ их, влияю т на
качество воды последних. В этой связи важ ­
но для условий меж бассейнового перерас­
пределения стока вы полнить экологическую
оценку
воздействия
гидротехнического
строительства на все водные объекты зоны
влияния рассматриваемого ком плекса ГЭС.
В данной работе зона влияния гидротехни­
ческого строительства ограничена несколь­
кими реками, водохранилищ ем и перебросным каналом.
С учетом этого конечной целью на­
стоящ их исследований является определе­
ние рационального с позиций водопользо­
вания варианта развития водохозяйственной
системы (ВХС) зоны влияния строящихся
ГЭС на основе санитарно-экологического
обоснования попусков в нижние бьефы водо­
заборных гидроузлов перебросного канала.
Д ля достижения этой цели выполнены
исследования, основными задачами которых
являю тся оценка современного состояния
качества воды рек региона; прогноз техно­
генны х изменений в качестве природных
вод в связи с перспективны м развитием ре­
гиона и вводом в эксплуатацию комплекса
гидроэлектростанций; разработка реком ен­
даций по водоохранным мероприятиям, в
том числе обоснование санитарно-эколо­
гических попусков.
Эти исследования выполнены на основе
анализа и обобщ ения натурны х и проектных
материалов, литературны х источников, м а­
тематического м оделирования качества во­
ды водных объектов.
Кроме того, в рамках вы полненны х ис­
следований были рассмотрены вопросы воз­
никновения аварийных ситуаций на гидро­
технических сооружениях, которые неиз­
бежно приведут к негативным изменениям
гидрохимического и гидробиологического
режимов водотоков, ухудш ению их сани­
тарно-экологического состояния. Бы ли так­
же изучены и вы явлены тенденции в фор­
мировании качества воды искусственны х
водных объектов зоны исследования - водо­
хранилищ а и перебросного канала.
26
Экологическая оценка воздействия гид­
ротехнических объектов на водоемы и водо­
токи была осущ ествлена на основании по­
лученны х результатов качества воды и его
изменения под влиянием техногенны х фак­
торов. Вопросы качества воды изучались не
только в составе экологической оценки, но
также водохозяйственной и санитарно­
гигиенической в различны х аспектах.
П ри вы полнении экологической оценки
были обеспечены ее основные принципы и
подходы, которые сводятся к следующим.
1.
Экологическая оценка воздействия
гидротехнических объектов на водоемы и
водотоки долж на быть всесторонней и вы ­
полнена по комплексу основны х аспектов (с
точки зрения воздействия на качество воды;
биопродуктивность; возникновение биоло­
гических помех; водную флору и фауну).
Одним из главных составных элементов
гидроэкологической оценки является харак­
теристика качества воды и его изменение
под влиянием техногенных факторов. В о­
просы качества воды изучаю тся не только в
составе экологической оценки, но также во­
дохозяйственной и санитарно-гигиеничес­
кой в различны х аспектах.
Эколого-санитарная оценка качества
воды вклю чает характеристику состава и
свойств воды как среды обитания гидробионтов (наличие биогенных и органических ве­
ществ, солевой состав, прозрачность воды,
активная реакция, газовый режим и другие
ингредиенты); характеристику процессов
самозагрязнения («цветения» воды, обраста­
ние откосов) и биохимического самоочище­
ния (участие гидробионтов в трансформации,
аккумуляции, седиментации алло- и авто­
хтонных загрязняющих веществ); оценку ка­
чества воды по критериям биоиндикации.
В одохозяйственный аспект предусмат­
ривает оценку качества воды для ком плекс­
ного водоснабж ения (пригодность ее для
хозяйственно-бытовых нужд, пром ы ш лен­
ности и сельского хозяйства) в соответствии
с сущ ествую щ ими нормативами, а санитар­
но-гигиенический - с точки зрения исполь­
зования воды для питьевого водоснабжения,
рекреации и других задач здравоохранения.
Х арактеристика качества воды с эколо­
гических позиций и для хозяйственного ис­
---------------------------------------------------------------------------------------
I S S N 0135-3500. За п и ски Горного инст ит ут а. Т.203
пользования производится по сходным по­
казателям. Сущ ественное отличие заклю ча­
ется в оценке градаций величин и их наборе,
а также степени важности отдельных пока­
зателей. Экологические требования к каче­
ству воды обычно учиты ваю т больш ее чис­
ло показателей и предусматриваю т их гра­
дации в определенном диапазоне величин, а
не в сравнении с величиной предельно до­
пустимой концентрации, как водохозяйст­
венная оценка. Экологическая оценка не
подменяет сущ ествую щ ие нормативы, рег­
ламентирую щ ие требования по норм ирова­
нию качества воды в интересах различны х
потребителей и водопользователей. О на бо­
лее фундаментальна в силу того, что харак­
теризует объективное состояние водных
объектов как природных тел и их экосистем,
формирую щ их то или иное качество воды в
результате функционирования ж ивы х ком ­
понентов и круговорота вещ еств в них. Она
дает обобщ енную характеристику качества
воды в водоеме и определяет ее пригодность
и ценность для различны х видов водополь­
зования.
В аж нейш им разделом гидроэкологиче­
ской оценки строительства ГЭС является
биопродуктивный аспект, вклю чаю щ ий во­
просы рыбопродуктивности. Сложность за­
клю чается в том, что современный уровень
знаний в области экологической физиологии
и популяционной экологии водных ж ивот­
ных, в том числе рыб, не позволяет с вы со­
кой достоверностью предсказать реакцию
гидробионтов на изменивш иеся в результате
воздействия технического строительства
ГЭС условия среды, их место во вновь фор­
мируемых гидробиоценозах, консерватив­
ность или пластичность всех видов рыб,
численность и ареал их популяций в отдель­
ных водных объектах или их системах.
В составе гидроэкологической оценки
должен быть рассмотрен такой важны й с
точки зрения эксплуатации технических
объектов аспект, как возникновение биоло­
гических помех. К числу основны х их ис­
точников принадлеж ит зарастание водоемов
и водотоков, обрастание гидротехнических
сооружений гидробионтами, в частности
моллю ском дрейссеной. Зарастание водных
объектов вы сш ими водными растениями и
нитчаты ми водорослями приводит к ум ень­
ш ению пропускной способности водотоков,
возникновению механических помех на
гидротехнических сооружениях в случаях
вы носа и скопления на них растительности,
заболачиванию водоемов и ухудш ению ка­
чества воды. О брастание дрейссеной неж е­
лательно почти на всех типах гидротехниче­
ских сооружений, но особенно опасно в
трубопроводах и агрегатах энергетических
объектов, поскольку приводит к снижению
пропускной способности вплоть до вы вода
их из строя.
Очень актуальным аспектом экологиче­
ской оценки является охрана водной флоры
и фауны. С природоохранной точки зрения
необходимо заклю чение о воздействии тех­
нических объектов на редких, эндемичных,
реликтовых и ценны х в хозяйственном от­
нош ении гидробионтов: беспозвоночны х и
позвоночных животных, вы сш их водных
растений, водорослей. Требования могут
заклю чаться в изменении варианта разм е­
щ ения технического объекта, разработке
мероприятий по ограничению воздействия
техногенных факторов, сохранению водной
флоры и фауны путем создания заповедни­
ков или заказников.
2.
Процесс экологической оценки воз­
действия технических объектов на водоем и
водотоки начинается со сбора необходимой
исходной информации. О на состоит из ха­
рактеристики современного состояния гид­
роэкосистем, данны х о параметрах проекти­
руемы х или действую щ их гидротехниче­
ских и энергетических объектов, а также
антропогенном загрязнении.
Х арактеристика современного состоя­
ния экосистем вклю чает сведения о гидро­
логическом, гидрохимическом, гидробиоло­
гическом режимах, качестве воды, биопро­
дуктивности,
эколого-токсикологической,
радиоэкологической,
паразитологической
ситуации водных объектов, подвергаю щ их­
ся воздействию , а также водоемов и водото­
ков, которые м огут служить аналогами при
прогнозировании влияния техногенных фак­
торов. П равильны й выбор аналогов является
достаточно сложным и ответственным м о­
---------------------------------------Санкт-Петербург. 2013
27
ментом, поскольку их адекватность в значи­
тельной мере определяет надеж ность про­
гноза и рекомендуемы х мероприятий.
Важным составным элементом экологи­
ческой оценки является сбор и анализ исход­
ной информации о конструктивных и техно­
логических параметрах объектов, воздейст­
вую щ их на водные экосистемы. В процессе
работы необходимо выделить основные
факторы воздействия и непосредственные
или косвенные последствия, возникаю щ ие в
водных экосистемах. Следует иметь в виду,
что характер последствий (как полож итель­
ных, так и отрицательных) и степень их
проявления в значительной мере зависит от
инж енерны х реш ений, приняты х в проекте и
реализованных на действую щ ем объекте.
3. Одной из наиболее сложных проблем
экологической оценки является разработка
ее центрального звена - прогноза воздейст­
вия техногенных факторов на водные объек­
ты. Прежде чем прогнозировать последст­
вия влияния технического строительства
ГЭС, необходимо составить фоновый эколо­
гический прогноз и получить представление
о возмож ны х изменениях водных экосистем
на ближайш ую и отдаленную перспективу
без осущ ествления данного строительства.
4. В экологической оценке воздействия
гидротехнического строительства, связанно­
го с созданием гидроузлов ГЭС и ВХС,
ключевую роль играет набор показателей
такой оценки. Репрезентативность этого вы ­
бора, без сомнения, играет реш аю щ ую роль
в адекватности оценки, для повы ш ения ко­
торой необходимо отразить специфику воз­
действия гидроузлов на водную экосистему.
В соответствии с логикой настоящ его ис­
следования следует остановиться на анализе
показателей наиболее сущ ественной функ­
циональной характеристики водной экоси­
стемы - качестве воды.
И ны ми словами, экологическая оценка
воздействия гидроузла долж на отражать
взаимосвязь изменяю щ ейся под воздействи­
ем гидротехнического строительства абио­
тической части водной экосистемы с ее био­
той и на этой основе с процессами ф орми­
рования качества воды. В некоторых
случаях представляется целесообразным
дополнить этот набор показателем рН, кото­
28
ры й также зависит сущ ественно от баланса
продукционно - деструкционных процессов
и на величину которого может оказать за­
метное влияние изменение газового реж им а
водной толщи, связанное с выделением но­
вой морфометрии водного объекта и дина­
мики водной массы.
В ходе научных исследований были
расш ирены и выполнены следующие работы:
• изучена зона влияния гидротехниче­
ского строительства, дана характеристика
ресурсов поверхностны х вод зоны и их ис­
пользование на современном уровне и в
перспективе;
• проведены натурные исследования по
оценке современного химического и биоло­
гического реж им а рек зоны влияния рас­
сматриваемых ГЭС;
• вы явлены репрезентативны е загряз­
няю щ ие вещ ества зоны и выполнены про­
гностические расчеты по оценке качества
воды водотоков зоны в условиях как про­
ектного, так и «нулевого» вариантов строи­
тельства;
• на основании результатов прогности­
ческих расчетов вы явлены тенденции в
формировании качества воды искусствен­
ны х водных объектов зоны влияния ком­
плекса ГЭС, дана оценка их влияния на ни ­
жележащ ие водотоки;
• даны рекомендации по проведению
традиционных водоохранных мероприятий
вневодоемного характера, а также некото­
рые соображения в части сохранения равно­
весия водных экосистем искусственны х
водных объектов, в том числе санитарно­
экологические попуски ниже трассы перебросного канала.
Выводы
1.
Водохозяйственная система рассм ат­
риваемого ком плекса ГЭС является систе­
мой меж бассейновой переброски стока
сложной структуры. П риняты замыкающ ие
створы этой системы. П о состоянию водо­
токов в вы бранны х замы каю щ их створах
делается заклю чение о влиянии зоны гидро­
строительства на бассейн рассматриваемых
рек в целом.
---------------------------------------------------------------------------------------
I S S N 0135-3500. За п и ски Горного инст ит ут а. Т.203
2. Оценено состояние воды в реках во­
дохозяйственной системы ком плекса ГЭС в
современных условиях, как не отвечающ ее
по
многим
показателям
требованиям,
предъявляемым санитарными правилами и
нормами к качеству воды водоемов хозяйст­
венно-питьевого и рыбохозяйственного во­
допользования.
3. Даны прогнозные оценки качества
воды, выполненные для проектного и «ну­
левого» вариантов строительства. Показано,
что в целом, при проведении рекомендован­
ного ком плекса традиционных вневодоемных водоохранных мероприятий качество
воды водотоков зоны влияния ГЭС будет
удовлетворять требованиям, предъявляемым
к водотокам хозяйственно-питьевого и ры ­
бохозяйственного водопользования.
4. Важны м
элементом
инж енерно­
экологической оценки ком плекса строящ их­
ся ГЭС, одним из наиболее эффективных
регуляторов состояния водной экосистемы
водотоков
является
санитарно-экологи­
ческий попуск в ниж ние бьефы гидроузлов
перебросного канала. О ценка попусков вы ­
полнена из соображений сохранения удов­
летворительного санитарного состояния во­
доемов, а также с позиций сохранения р а в ­
новесия в водны х экологических систем ах
рассматриваемых рек. По результатам оцен­
ки рекомендованы размеры и режимы сани­
тарно-экологических попусков ниже трассы
канала.
5.
С точки зрения новизны вы полнен­
ны х исследований следует отметить, что
впервые проведено комплексное экологиче­
ское обследование зоны влияния рассм атри­
ваемых ГЭС. Д ана оценка современному
состоянию качества воды рек водохозяйст­
венной системы ГЭС и разработан комплекс
водоохранных мероприятий по обеспечению
экологической безопасности. Теоретически
обоснован прогноз качества воды в зоне
влияния ГЭС и гидробиологического реж и­
м а водохранилищ а. Научно разработан про­
гноз экологической обстановки при воз­
можных аварийных ситуациях на объектах
гидроэнергетики.
В первые
разработаны
комплексные подходы к обеспечению эко­
логической безопасности в зоне влияния
гидроэнергетических объектов.
В проведении исследований п р и н и м а­
л и участие специалисты Н ауч н о-и ссл е­
довательского ин сти тута Г оском природы
России, персонал гидрохим ических л а б о ­
раторий реги он а и хим ических лаборато­
рий санитарно-эпидемиологических служб.
---------------------------------------Санкт-Петербург. 2013
29